用于层流不可压缩 Navier-Stokes 方程的精确无迭代混合稳定格式：在流固耦合中的应用
计算工程、金融与科学
2020-07-15 v2 流体动力学
摘要
稳定化混合速度-压力格式是计算层流不可压缩 Navier-Stokes 方程数值解广泛使用的有限元格式之一。在这些格式中，采用 Newton-Raphson 格式求解对流项中的非线性。该方法的一个基本问题是在每个载荷/时间步的 Newton-Raphson 迭代中产生的计算成本。在本文中，我们提出了一种用于不可压缩 Navier-Stokes 方程的无迭代混合有限元格式，该格式对速度和压力场均保持广义-alpha 及相关格式的二阶时间精度。首先，我们通过具有构造解的例子利用数值收敛研究证明了二阶时间精度。随后，我们通过研究流过固定圆柱体的基准算例评估了所提格式的精度与计算优势。为展示所提技术在更广泛应用背景下的适用性，还考虑了无稳定化格式中 inf-sup 稳定的 P2-P1 单元对。最后，通过流-柔性结构耦合中的两个基准算例说明了所提格式用于流固耦合问题的 resultant 优势。
引用
@article{arxiv.2001.04925,
title = {Accurate iteration-free mixed-stabilised formulation for laminar incompressible Navier-Stokes: Applications to fluid-structure interaction},
author = {Chennakesava Kadapa and Wulf G Dettmer and Djordje Peric},
journal= {arXiv preprint arXiv:2001.04925},
year = {2020}
}
备注
26 pages